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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Der
hier offenbarte Gegenstand betrifft allgemein die Überwachung
des Einsatzzustands umlaufender mechanischer Komponenten und insbesondere
die Erkennung des Strömungsabrisses
und Pumpens in einem Verdichter einer Turbine.
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In
Gasturbinen, die zur Stromerzeugung verwendet werden, wird gewöhnlich zugelassen,
dass Verdichter bei hohen Druckverhältnissen arbeiten, um hohe
Wirkungsgrade zu erreichen. Während
eines Betriebs einer Gasturbine kann ein als Strömungsabriss im Verdichter bezeichnetes
Phänomen auftreten,
wenn das Druckverhältnis
des Turbinenverdichters einen kritischen Wert bei einer gegebenen
Drehzahl überschreitet,
so dass das Verdichterdruckverhältnis
reduziert ist und der Luftfluss, der dem Maschinenverdichter zugeführt wird,
ebenfalls reduziert ist und unter einigen Umständen seine Richtung umkehren
kann. Strömungsabrisse
im Verdichter haben zahlreiche Ursachen. In einem Beispiel wird
die Maschine zu schnell beschleunigt. In einem anderen Beispiel
wird das Einlassprofil des Luftdrucks oder der Lufttemperatur während eines
normalen Betriebs der Maschine zu stark gestört. Ein Verdichterschaden,
der auf das Einsaugen von Fremdkörpern
zurückzuführen ist,
oder eine Fehlfunktion des Maschinensteuersystems kann ebenfalls
einen Strömungsabriss
im Verdichter und eine nachfolgende Verdichterbeeinträchtigung
herbeiführen.
Wenn ein Strömungsabriss
im Verdichter unentdeckt bleibt und zugelassen wird, dass dieser
andauert, können
die Brennkammertemperaturen und die in dem Verdichter hervorgerufenen
Schwingungsbelastun gen hinreichend hoch werden, um eine Beschädigung an
der Turbine herbeizuführen.
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Ein
Ansatz zur Erkennung eines Strömungsabrisses
im Verdichter besteht darin, den Einsatzzustand eines Verdichters
durch Messung des Luftdurchflusses und Druckanstiegs durch den Verdichter
zu überwachen.
Druckschwankungen können
einer Anzahl von Ursachen, wie beispielsweise einer instabilen Verbrennung,
eines rotierenden Strömungsabrisses
und Pumpereignissen an dem Verdichter selbst, zugerechnet werden.
Um diese Druckschwankungen zu bestimmen, können die Größe und die Änderungsrate des Druckanstiegs
durch den Verdichter überwacht
werden. Dieser Ansatz bietet jedoch keine Möglichkeiten einer Vorhersage
eines rotierenden Strömungsabrisses
oder eines Pumpens und bietet keine Informationen für ein Echtzeit-Steuersystem
mit ausreichender Vorlaufzeit, um derartige Ereignisse proaktiv
zu bewältigen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Kurz
gesagt, wird ein Verfahren zur Überwachung
eines Verdichters, der einen Rotor aufweist, präsentiert. Das Verfahren weist
einen Erhalt eines dynamischen Drucksignals des Rotors, einen Erhalt einer
Schaufelpassierfrequenz des Rotors, ein Verwenden des Schaufelpassierfrequenzsignals
zur Filterung des dynamischen Drucksignals, ein Puffern des gefilterten
dynamischen Drucksignals über
eine Gleitfenster-Zeitdauer hinweg und eine Analyse des gepufferten
dynamischen Drucksignals, um einen Strömungsabrisszustand des Verdichters
vorherzusagen.
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In
einer anderen Ausführungsform
wird ein System zur Überwachung
eines Verdichters, der einen Rotor aufweist, präsentiert. Das System weist
einen Drucksensor, der zur Gewinnung eines dynamischen Drucksignals
des Rotors eingerichtet ist, einen Drehzahlsensor, der zur Gewinnung
eines Drehzahlsignals des Rotors eingerichtet ist, eine Steuerungseinrichtung,
die zur Verwendung des Rotordrehzahlsignals zur Filterung des dynamischen
Drucksignals, zur Pufferung des gefilterten dynamischen Drucksignals über eine
Gleitfenster-Zeitdauer und zur Analyse des gepufferten dynamischen
Drucksignals, um einen Strömungsabrisszustand
des Verdichters vorherzusagen, eingerichtet ist.
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ZEICHNUNGEN
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Diese
und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden besser verständlich,
wenn die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen gelesen wird, in denen gleiche Bezugszeichen über die
Zeichnungen hinweg gleiche Teile bezeichnen und worin zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Verdichters mit Sensoren gemäß einem
Aspekt der Erfindung;
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2 ein
Blockschaltbild eines Verdichterüberwachungs- und -steuersystems
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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3 ein
Blockschaltbild, das eine Überwachung
und Steuerung des Verdichterzustands gemäß einer hier offenbarten Ausführungsform
veranschaulicht; und
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4 eine
Darstellung der schnellen Fouriertransformation (FFT, Fast Fourier
Transform) über einen
langen Zeitraum.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Wie
nachstehend in Einzelheiten beschrieben, enthalten Ausführungsformen
der Erfindung ein Gasturbinensystem, das einen Verdichter und ein System
zur Überwachung
des Verdichters aufweist. In einer beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung wird eine industrielle Gasturbine als Teil einer Kombizykluskonfiguration
verwendet, die auch beispielsweise eine Dampfturbine und einen Generator enthält, um Strom
aus Verbrennung von Erdgas oder eines sonstigen brennbaren Brennstoffs
zu erzeugen. Die industrielle Gasturbine kann in einem Kombizyklussystem
oder einem Einfachzyklussystem betrieben werden. Jedoch ist es in
diesen beiden Systemen ein gewünschtes
Ziel, die industrielle Gasturbine mit der höchsten Betriebseffizienz zu
betreiben, um eine hohe elektrische Ausgangsleistung bei verhältnismäßig geringen
Kosten zu erzeugen. Gewöhnlich
sollte in einem hoch effizienten industriellen Turbinensystem ein
Verdichter betrieben werden, um ein Zyklusdruckverhältnis zu
erzeugen, das einer hohen Feuerungstemperatur entspricht. Jedoch
kann der Verdichter aerodynamische Instabilitäten, wie beispielsweise einen
Strömungsabriss- und/oder Pumpzustand,
erfahren, wenn der Verdichter verwendet wird, um die hohe Feuerungstemperatur
oder das hohe Zyklusdruckverhältnis
zu erzeugen. Es kann verstanden werden, dass der Verdichter, der
einen derartigen Strömungsabriss
und/oder ein derartiges Pumpen erfährt, Probleme verursachen kann, die
die Komponenten und Betriebseffizienz der industriellen Gasturbine
beeinflussen. Gewöhnlich
ist es zur Aufrechterhaltung der Stabilität erwünscht, die industrielle Gasturbine
innerhalb Betriebsgrenzen des Zyklusdruckverhältnisses einzustellen.
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1 veranschaulicht
eine Querschnittsansicht eines Verdichters, wobei Sensoren an verschiedenen
Stellen innerhalb des Verdichters eingebaut sind, um Verdichterparameter
zu erfassen. Wie veranschaulicht, enthält das Verdichtersystem 10 einen Rotor 12 und
einen Stator 14. Ferner zeigt das Bezugszeichen 16 die
Strömungsrichtung
an, wobei Arbeitsfluide zwischen 16 und 18 zunehmend
komprimiert werden. Gewöhnlich
setzen derartige Verdichter eine mehrstufige Verdichtung ein, wobei
der Stator 14 konfiguriert sein kann, um den Durchfluss
von dem Rotor 12 zu einem nachfolgenden Rotor oder zu dem
Plenum vorzubereiten und/oder umzulenken. In einer Ausführungsform
der Erfindung ist die Lage der Sensoren bei 20 besser dazu
geeignet, die Verdichterparameter zu erfassen, die einen Strömungsabriss-
und/oder Pumpzustand kennzeichnen. Jedoch kann erwähnt werden,
dass Sensoren an verschiedenen Stellen, wie beispielsweise bei 22 und 24,
platziert sind, um die Parameter zu erfassen. Sensoren können beispielsweise
Drehzahlsensoren, die zur Erfassung der Drehzahl konfiguriert sind,
und Drucksensoren enthalten, die konfiguriert sind, um Druck dynamisch
zu erfassen.
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2 zeigt
eine schematisierte blockschaltbildliche Darstellung eines Systems
zur Überwachung
und Steuerung eines Verdichters, wie es in dem Verdichtersystem 10 nach 1 implementiert ist.
Das Verdichterüberwachungs-
und -steuersystem 30 enthält eine Steuerungseinrichtung.
In einer beispielhaften Ausführungsform
enthält
die Steuerungseinrichtung ein Filter 32, ein Speichermedium 40,
einen Signalprozessor 42, einen Komparator bzw. eine Vergleichereinrichtung 44,
eine Nachschlagetabelle 46 und eine Pumpanzeigeeinrichtung 48.
Das System enthält
Sensoren zur Gewinnung eines dynamischen Drucksignals 36 und
zur Gewinnung einer Schaufelpassierfrequenz von dem Rotordrehzahlsignal 34 und
zur Verwendung der Schaufelpassierfrequenz zur Filterung des dynamischen
Drucksignals 36. Das Filter 32 ist mit Sensoren
gekoppelt (nicht veranschaulicht). Entsprechend den Verdichterparametern
erzeugen die Sensoren Signale, wie beispielsweise das Rotordrehzahlsignal 34 und
das dynamische Drucksignal 36. In einer Ausführungsform der
Erfindung ist das Filter 32 konfiguriert, um die erfassten
Parameter des Verdichters, wie beispielsweise das Rotordrehzahlsignal 34 und
das dynamische Drucksignal 36, zu filtern. Ferner ist das
Filter konfiguriert, um unerwünschte
Komponenten, wie beispielsweise hochfrequentes Rauschen, aus den
erfassten Parametern zu entfernen. Gemäß einer vorgesehenen Ausführungsform
der Erfindung enthält das
Filter mehrere Konfigurationen, wie beispielsweise ein Tiefpassfilter
zweiter Ordnung, ein Niederfrequenz-Hochpassfilter erster Ordnung
und ein Chebychev-Bandpassfilter sechster Ordnung. Es kann für einen
Fachmann verständlich
sein, dass derartige Filter Konfigurationsparameter, wie beispielsweise Durchlassband-
und Grenzfrequenzen, haben, die in Abhängigkeit von Eingabeparametern
und gewünschter
Ausgabe geeignet festgelegt werden.
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Es
wird ein Puffern (oder Speichern) gefilterter Daten über eine
Zeitdauer hinweg über
eine Abtastrate während
eines Gleitfensters bewerkstelligt. In einem Beispiel tritt das
Gleitfenster über
einen Zeitraum von wenigstens vier Sekunden auf. Das Speichermedium 40 ist
konfiguriert, um die gefilterten Daten und/oder gepufferten Daten
zu speichern. Die Steuerungseinrichtung ist ferner in einer Ausführungsform
konfiguriert, um das gepufferte dynamische Drucksignal in einen
Bereich niedrigerer Frequenz zu verschieben. Der Signalprozessor 42 ist
mit dem Speichermittel 40 gekoppelt und konfiguriert, um
eine schnelle Fouriertransformation (FFT) der gepufferten Daten
zu berechnen. Der Komparator bzw. die Vergleichereinrichtung 44 ist
mit dem Signalprozessor 42 gekoppelt und konfiguriert,
um die Daten der berechneten schnellen Fouriertransformation mit einem
vorbestimmten Bezugs- bzw. Basislinienwert zu vergleichen. Der vorbestimmte
Bezugs- bzw. Basislinienwert ist in einer Nachschlagetabelle 46 gespeichert,
die mit der Vergleichereinrichtung gekoppelt ist. Es kann verstanden
werden, dass der vorbestimmte Bezugs- bzw. Basislinienwert anhand
Strömungsabriss-Wahrscheinlichkeitsmessungen
und Konstanten berechnet wird. Das System 30 enthält ferner
eine Strömungsabriss-Anzeigeeinrichtung 48, die
mit der Vergleichereinrichtung 44 gekoppelt und konfiguriert
ist, um ein Strömungsabriss-Anzeigesignal 50 auf
der Basis des Vergleichs zu erzeugen. Das Strömungsabriss-Anzeigesignal 50 ist
mit dem Verdichter gekoppelt, um im Falle einer Strömungsabrissgefahr
korrigierende Maßnahmen
einleiten zu können.
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3 zeigt
ein detaillierteres Blockschaltbild unter Veranschaulichung verschiedener
Schritte zur Überwachung
und Steuerung des Verdichtereinsatzzustands gemäß Ausführungsformen der Erfindung. In
einer beispielhaften Ausführungsform
enthält
das Verdichterüberwachungssystem 56 ein
Tiefpassfilter 58, das konfiguriert ist, um das Rotordrehzahlsignal 34 von
den mit dem Verdichter gekoppelten Sensoren (in 3 nicht
veranschaulicht) zu empfangen. Das Tiefpassfilter ist in einer spezielleren
Ausführungsform
dazu konfiguriert, das Rotordrehzahlsignal über ein Tiefpassfilter zweiter
Ordnung zu filtern. Gewöhnlich
beträgt
die Grenzfrequenz etwa 0,1 Hz. Jedoch hängt die Grenzfrequenz von der
Topologie der Drehzahlsteuerung ab.
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Ein
Drehzahl-Frequenz-Wandler 60 ist mit dem Tiefpassfilter
gekoppelt, um das gefilterte Rotordrehzahlsignal in eine Schaufelpassierfrequenz
bzw. Schaufeldurchlauffrequenz 62 umzuwandeln. Es kann
beachtet werden, dass die Schaufelpassierfrequenz bzw. Schaufeldurchlauffrequenz
ein Produkt aus der mechanischen Drehzahl und der Anzahl von Rotorschaufeln
ist.
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In
einer momentan vorgesehenen Ausführungsform
der Erfindung wird der Verdichterparameter, wie beispielsweise der
Druck, dynamisch überwacht.
Das dynamische Drucksignal 36 wird über ein Niederfrequenzbereichs-Hochpassfilter
erster Ordnung gefiltert, um Niederfrequenzanteile zu entfernen,
und es kann ferner über
ein Chebychev-Bandpassfilter gefiltert werden, wobei auf beide Filter durch
das Filterelement 66 Bezug genommen wird, mit einer Dämpfung außerhalb
des Durchlassbandes von etwa 40 dB, um ein gefiltertes dynamisches Drucksignal 68 zu
erhalten. Wie für
einen Fachmann verständlich,
sollte das Bandpassfilter eine Bandbreite von einigen hundert Hertz
haben, um Schwankungen des überwachten
Parameters zu berücksichtigen.
Ferner liegt die Abtastrate bei der Messung des dynamischen Drucksignals
gewöhnlich
in der Größenordnung
von wenigstens dem zwei- oder dreifachen der Bandpassfrequenz. Wenn
die mechanische Drehzahl konstant bleibt, können die Bandpassfilterkonstanten
konstant bleiben. Wenn sich jedoch die Lage der Schaufelpassierfrequenz
verändert,
ist es sinnvoll, die Bandpassfilterkonstanten zu aktualisieren,
um die neue Lage der Schaufelpassierfrequenz wiederzuspiegeln.
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Ein
Effektivwert-Wandler bzw. RMS-Wandler 70 berechnet den
quadratischen Mittelwert (Root Mean Square, RMS) des dynamischen
Drucksignals 36. Anschließend werden die Schaufelpassierfrequenz 62 und
das gefilterte dynamische Drucksignal 68 in dem Multiplizierer 72 miteinander
kombiniert und als Eingangssignal 73 einem Tiefpassfilter 74 zugeführt. Das
resultierende gefilterte Signal 75 und der quadratische
Mittelwert des dynamischen Drucksignals 70 werden in einen
Signalprozessor 76 eingegeben, der konfiguriert ist, um
das gefilterte Signal 75 zu normieren. In einer Ausführungsform
des Normierungsprozesses ist der Normierungsfaktor, mit dem das
gefilterte Signal 75 multipliziert wird, eine Umkehrfunktion
des dynamischen RMS-Drucksignals 70 multipliziert mit 2,3.
In einer beispielhaften Ausführungsform
ist der Block 60 dazu konfiguriert, ein Kosinus der Bandpassfrequenz
abzüglich
einer Frequenz zu berechnen, die die neue Mittenfrequenz der dynami schen
Drucksignalmessung in dem Niederfrequenzbereich repräsentiert.
Die Differenz 62 wird ferner mit dem gefilterten dynamischen
Drucksignal 68 an dem Multiplizierer 72 multipliziert.
Das resultierende Produkt 73 wird über ein Chebychev-Tiefpassfilter sechster
Ordnung (was bedeutet sechster oder höherer Ordnung) gefiltert, um
ein verschobenes dynamisches Drucksignal 77 zu erhalten,
das eine Niederfrequenztransformation des ursprünglichen Hochfrequenz- und
dynamischen Drucksignals nach der Normierung bei 76 repräsentiert.
In einer Ausführungsform
beträgt
das Durchlassband des Chebychev-Tiefpassfilters
das Doppelte der neuen Mittenfrequenz der frequenzverschobenen dynamischen Drucksignalmessung
(um mit der Frequenzverschiebung verbundenes Rauschen zu reduzieren).
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Eine
Datensammeleinrichtung 78 puffert das verschobene dynamische
Niederfrequenzbereichs-Drucksignal 77, um eine weitere
Analyse zu ermöglichen.
Ein Speichermedium kann konfiguriert sein, um das gepufferte dynamische
Drucksignal zu speichern. Ein Beispiel für ein Speichermedium kann einen
Speicherchip enthalten. Derartige gepufferte Daten (die von einer
Unterabtastung des verschobenen dynamischen Niederfrequenzbereichs-Drucksignals
erhalten werden) repräsentieren
einen geeigneten Zeitraum eines dynamischen Drucksignals mit einem
um die Schaufelpassierfrequenz herum zentrierten Frequenzgehalt.
In einer Ausführungsform
beträgt
der Zeitraum von einem Viertel einer Sekunde bis acht Sekunden.
In einer anderen Ausführungsform
liegt der Zeitraum in der Größenordnung
von vier Sekunden. Ein Signalprozessor 80 berechnet eine
schnelle Fouriertransformation (FFT) der unterabgetasteten gepufferten
Daten, die in der Datensammeleinrichtung 78 gespeichert
sind. Die Schaufelpassierfrequenz wird aus dem transformierten Signal 81 in
dem Filterblock 84 herausgefiltert. Mit einem Frequenzbereich
von etwa ±15
Hz rings um die Schaufelpassierfrequenz im Zusammenhang stehende
Leistung wird in dem Quellen leistungsblock 86 zu null gesetzt
und ferner mit dem transformierten Signal 81 multipliziert.
Eine Leistungsberechnungseinrichtung 88 berechnet einen
Mittelwert der Leistung und berechnet ferner eine Quadratwurzel
des Leistungsmittelwerts. Eine derartige mittlere Leistung repräsentiert
gewöhnlich
ein Strömungsabrissmaß 90 an
der Schaufelpassierfrequenz. In einer beispielhaften Ausführungsform
zeigt ein derartiges Strömungsabrissmaß 90 eine
nicht skalierte Strömungsabrisswahrscheinlichkeit
an.
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Die
nicht skalierte Strömungsabrisswahrscheinlichkeit 90 und
ein Einlassleitventil-Skalierungsfaktor (IGV-Skalierfaktor) 94 werden bei 92 miteinander
multipliziert. Bei der Berechnung des Einlassleitventil-Skalierfaktors 94 werden
Einlassleitventil-Messwerte (IGV, Inlet Guide Ventil) 87 verwendet. In
einer Ausführungsform
enthält
eine Nachschlagetabelle 97 Strömungsabrisswahrscheinlichkeiten
und Strömungsabrissmaße. Die
Strömungsabrisswahrscheinlichkeit 96 wird über die
Nachschlagetabelle 97 erhalten. Wie für einen Fachmann verständlich, wird
ein vorbestimmter Wert der Strömungsabrisswahrscheinlichkeit
anhand mehrerer Messungen berechnet. Eine derartige Nachschlagetabelle
enthält Rechenkonstanten,
wie sie auf die Messwerte angewandt werden, die die Randbedingungen,
unter denen die Nachschlagetabelle gebildet wird, kennzeichnen.
Es können
Konstanten bei der Berechnung eingesetzt werden, während die
Nachschlagetabelle verwendet wird. In einer Ausführungsform der Erfindung wird
eine skalierte Strömungsabrisswahrscheinlichkeit 99 mittels
eines Skalierfaktors, wie beispielsweise des Einlassleitventil-Skalierfaktors 94, und
der nicht skalierten Strömungsabrisswahrscheinlichkeit 90 erhalten.
In einer anderen Ausführungsform
der Erfindung enthält
die Berechnung des skalierten Strömungsabrisswahrscheinlichkeitsmaßes eine
Bezugnahme auf die Nachschlagetabelle, die einen Strömungsabrissreserverest 98 als
einen Skalierfaktor auf weist, der mit der Strömungsabrisswahrscheinlichkeit 96 multipliziert
wird. Es kann erwähnt werden,
dass der Strömungsabrissreserverest 98 über das
Verdichterdruckverhältnis
(PR, Compressor Pressure Ratio) 85 erhalten werden kann.
Die Strömungsabrissanzeigeeinrichtung 48 ist
konfiguriert, um das Strömungsabrissanzeigesignal 50 auf
der Basis der skalierten Strömungsabrisswahrscheinlichkeit 99 zu
berechnen. Das Strömungsabrissanzeigesignal
ist ferner mit dem Verdichter gekoppelt. Auf der Basis des Strömungsabrissanzeigesignals 50 kann eine
Korrekturmaßnahme
an dem Verdichter ausgeführt
werden, um jeden Strömungsabriss-
und/oder Pumpzustand, der auftreten kann, zu verhindern.
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4 zeigt
eine graphische Darstellung einer Langzeit-FFT (am Langzeitsignal durchgeführten schnellen
Fouriertransformation) 100 mit der Frequenz auf der horizontalen
Achse 102 und der Leistung auf der vertikalen Achse 104.
Die Fouriertransformation 100 enthält, wie veranschaulicht, verschiedene
Leistungsspitzen bzw. -zacken, beispielsweise bei 106, 108 und 110.
Die Langzeit-FFT wird erhalten, nachdem der Signalprozessor 80 die
gepufferten Daten über
eine lange Zeitspanne hinweg verarbeitet hat, wie dies in 3 eingetragen
ist. Ferner kann die Leistungsspitze 106, die für eine Schaufelpassierfrequenz
kennzeichnend ist, in Block 84, wie in 3 eingetragen,
gefiltert werden. In einem Bereich von etwa ±100 Hz um die Schaufelpassierfrequenz herum
können
bestimmte Leistungsspitzen, beispielsweise bei 108 und 110,
aufgezeichnet werden. Derartige Leistungsspitzen (108 und 110)
sind gewöhnlich
für Bedingungen
kennzeichnend, die von den normalen Betriebsbedingungen abweichen,
und können
eine mögliche
Strömungsabriss- und/oder Pumpbedingung
anzeigen. Die Leistungsberechnungseinrichtung 88, wie sie
in 3 eingetragen ist, ist konfiguriert, um derartige
Leistungsspitzenabweichungen zu detektieren und zu berechnen.
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Vorteilhafterweise
verringern Langzeit-FFT-Analysen von Verdichterparametern Unzulänglichkeiten
von gegenwärtigen
Analysen. Außerdem
hilft eine Fouriertransformationsanalyse, die anomalen Druckstörungen richtig
zu erfassen, und minimiert somit irriges Druckpumpen durch die Verwendung
eines Skalierfaktors und eines Strömungsabrissreserverestes bei
der Analyse. Darüber
hinaus helfen die vorerwähnten
Vorteile, das Einsetzen eines Strömungsabriss- und/oder Pumpzustands
genau vorherzusagen, bevor ein Strömungsabriss und/oder Pumpen
im Verdichter eintritt, und Schützen
den Verdichter durch Steuerung der Betriebsparameter in geeigneter
Weise auf der Basis der Vorhersage vor Beschädigungen zu schützen.
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Während lediglich
bestimmte Merkmale der Erfindung hier veranschaulicht und beschrieben
worden sind, erschließen
sich viele Modifikationen und Veränderungen für den Fachmann. Es ist deshalb
zu verstehen, dass die beigefügten
Ansprüche
all derartige Modifikationen und Veränderungen, wie sie in den Rahmen
und Schutzbereich der Erfindung fallen, mit umfassen sollen.
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Es
wird ein Verfahren zur Überwachung
eines Verdichters, der einen Rotor aufweist, präsentiert. Das Verfahren weist
auf: Gewinnen eines dynamischen Drucksignals des Rotors, Gewinnen
einer Schaufelpassierfrequenz des Rotors, Verwenden des Schaufelpassierfrequenzsignals
zur Filterung des dynamischen Drucksignals, Puffern des gefilterten
dynamischen Drucksignals über
einen Gleitfenster-Zeitraum und Analyse des gepufferten dynamischen
Drucksignals, um einen Strömungsabrisszustand
des Verdichters vorherzusagen.
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- 10
- Verdichtersystem
- 12
- Rotor
- 14
- Statur
- 16
- Strömungsrichtung
- 18
- Strömungsrichtung
- 20
- Sensorlage
- 22
- Sensorlage
- 24
- Sensorlage
- 30
- Verdichterüberwachungs-
und -steuersystem
- 32
- Filter
- 34
- Rotordrehzahlsignal
- 36
- Dynamisches
Drucksignal
- 40
- Speicher
- 42
- Signalprozessor
- 44
- Vergleichereinrichtung
- 46
- Nachschlagetabelle
- 48
- Strömungsabriss-Anzeigeeinrichtung
- 50
- Strömungsabriss-Anzeigesignal
- 56
- Verdichterüberwachungssystem
- 58
- Tiefpassfilter
- 60
- Drehzahl-Frequenz-Wandler
- 62
- Schaufelpassierfrequenz,
Schaufeldurchlauffrequenz
- 66
- Filter
- 68
- Gefiltertes
dynamisches Drucksignal
- 70
- Effektivwert-Wandler,
RMS-Wandler
- 72
- Multiplizierer
- 73
- Eingang
- 74
- Tiefpassfilter
- 75
- Gefiltertes
Signal
- 76
- Signalprozessor
- 77
- Verschobenes
dynamisches Drucksignal
- 78
- Datensammeleinrichtung
- 80
- Signalprozessor
- 81
- Transformiertes
Signal
- 84
- Filter
- 85
- Verdichterdruckverhältnis
- 86
- Quellenleistung
- 87
- Einlassleitventilmesswerte
- 88
- Leistungsberechnungseinrichtung
- 90
- Strömungsabrissmaß (nicht
skalierte Strömungsabrisswahrscheinlichkeit)
- 92
- Multiplizierer
- 94
- Einlassleitventil-Skalierfaktor
- 96
- Strömungsabrisswahrscheinlichkeit
- 97
- Nachschlagetabelle
- 98
- Strömungsabrissreserverest
- 99
- Skalierte
Strömungsabrisswahrscheinlichkeit
- 100
- Langzeit-FFT
- 102
- Frequenz
- 104
- Leistung
- 106
- Leistungsspitze
- 108
- Leistungsspitze
- 110
- Leistungsspitze